DE112012001489T5

DE112012001489T5 - Motorgenerator und Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112012001489T5
Application number: DE112012001489T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Murata; Takao Nagano; Kouichi Watanabe
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-12-24
Also published as: KR20130036309A; KR101464557B1; JP2013255420A; JP2012213279A; US20130140927A1; CN103081306A; WO2012133259A1; CN103081306B; US9160208B2; JP5358609B2

Abstract

Ein mit einer Ausgangswelle eines in einer Arbeitsmaschine installierten Verbrennungsmotors verbundener Motorgenerator (5) enthält einen Anschlusskasten (8) zum Verbinden eines externen Kabels zum Zuführen elektrischer Energie mit dem Motorgenerator (5). Der Anschlusskasten (8) enthält eine Verkleidung (8A) mit einem Innenraum, der in Verbindung mit einem Inneren eines Gehäuses des Motorgenerators (5) steht. Eine Verkleidung (8A) des Anschlusskastens (8) ist abnehmbar an dem Gehäuse des Motorgenerators (5) vorhanden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motorgenerator und eine Arbeitsmaschine und insbesondere Verbesserungen an einem Motorgenerator, der mit einer Ausgangswelle eines in einer Arbeitsmaschine installierten Verbrennungsmotors verbunden ist.
Technischer Hintergrund
Als eine Arbeitsmaschine ist eine Hybrid-Arbeitsmaschine bekannt, bei der ein Verbrennungsmotor einen Motorgenerator und eine Hydraulikpumpe antreibt, wobei ein Elektromotor für einen oberen Drehkörper, an dem eine Kabine und dergleichen vorhanden sind, mittels elektrischer Energie angetrieben wird, die von dem Motorgenerator erzeugt wird, während ein Hydraulikantrieb für eine Betätigungsvorrichtung und ein Hydraulikmotor für eine Fahrvorrichtung mit einem Druck von der Hydraulikpumpe angetrieben werden.
Bei der Hybrid-Baumaschine sind der Motorgenerator und ein Wechselrichter (Inverter) über ein Kabel zum Zuführen elektrischer Energie bzw. Stromzuführkabel elektrisch miteinander verbunden. Der Motorgenerator und der Wechselrichter sind über jeweilige Verbinder mit dem Stromzuführkabel verbunden. Eine derartige Hybrid-Baumaschine ist für eine Anordnung bekannt, bei der ein Anschlusskasten an einem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden ist, um den Verbinder des Motorgenerators aufzunehmen (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Liste der Anführungen
Patentdokument/e

Patentdokument 1 JP-A-2010-272254

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösendes/lösende Problem/e
Das Gehäuse des Motorgenerators ist mit einem Kabel-Einführloch versehen, in das eine Leitung von einer Ständerspule des Motorgenerators eingeführt ist. Über das Kabel-Einführloch wird eine Leitung in den Anschlusskasten hineingeführt. Bei dieser Anordnung ist es beim Montieren des Motorgenerators erforderlich, die Leitung von der Ständerspule über das Kabel-Einführloch in den Anschlusskasten zu führen, wobei ein Ständer in dem Gehäuse aufgenommen ist.
Bei dem in Patentdokument 1 offenbarten Motorgenerator kann jedoch, da der Anschlusskasten integral mit dem Gehäuse des Motorgenerators gegossen ist, der Anschlusskasten nicht von dem Gehäuse entfernt werden. Dementsprechend ist das Führen der Leitung in den Anschlusskasten, wenn die Leitung in den Anschlusskasten hineingeführt wird, aufgrund von Behinderung durch den Anschlusskasten zeitaufwändig, so dass kein zufriedenstellender Ablauf der Montage gewährleistet werden kann.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Motorgenerator mit verbessertem Ablauf der Montage sowie eine Arbeitsmaschine zu schaffen, in der der Motorgenerator installiert ist.
Mittel zum Lösen des/der Problems/Probleme
Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält ein Motorgenerator, der mit einer Ausgangswelle eines in einer Arbeitsmaschine installierten Verbrennungsmotors verbunden ist, einen Anschlusskasten zum Verbinden eines externen Stromzuführkabels mit dem Motorgenerator, wobei der Anschlusskasten eine Verkleidung mit einem Innenraum enthält, der in Verbindung mit einer Innenseite eines Gehäuses des Motorgenerators steht, und die Verkleidung des Anschlusskastens ist abnehmbar, an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden.
Bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung besteht die Verkleidung des Anschlusskastens aus einem Material, dessen Gewicht geringer ist als das eines Materials für das Gehäuse des Motorgenerators.
Bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung besteht der Anschlusskasten aus einem korrosionsverhütenden Material, oder eine Oberfläche der Verkleidung wird mit einer Korrosionsschutzbearbeitung behandelt.
Bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung besteht die Verkleidung des Anschlusskastens aus Aluminium.
Bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung enthält die Verkleidung des Anschlusskastens einen Behälter, der abnehmbar an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden ist sowie ein Abdeckelement zum Verschließen eines Innenraums des Behälters mit einem Dichtungselement, das zwischen dem Abdeckelement und dem Behälter angeordnet ist, wobei der Behälter aus Aluminium besteht und das Abdeckelement aus Stahl mit einer galvanisierten Oberfläche besteht.
Bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung wird eine Innenseite des Motorgenerators mit einem Kühlmedium gekühlt, und der Anschlusskasten ist an dem Motorgenerator an einer Position angebracht, die höher liegt als die Drehwelle des Motorgenerators.
Bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung ist der Anschlusskasten an dem Motorgenerator an einer Position angebracht, die tiefer liegt als eine Oberfläche des Motorgenerators.
Der Motorgenerator enthält bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung des Weiteren ein Kabel-Einführloch, das die Innenseite des Motorgenerators mit einer Innenseite des Anschlusskastens verbindet, sowie ein Schließelement, das das Kabel-Einführloch bis auf das Kabel schließt.
Der Motorgenerator enthält bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung des Weiteren zusätzlich zu dem Kabel-Einführloch ein Verbindungsloch, das das Innere des Motorgenerators mit dem Inneren des Anschlusskastens verbindet.
Bei dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung nimmt der Anschlusskasten einen Verbinder zum Verbinden des externen Stromzuführkabels mit dem Motorgenerator auf, und da der Anschlusskasten an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden ist, sind die Vielzahl von Verbindern in einer Richtung der Drehwelle des Motorgenerators nebeneinander angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält eine Arbeitsmaschine Arbeitsausrüstung, eine Hydraulikpumpe, die die Arbeitsausrüstung antreibt, und den Motorgenerator gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung, wobei die Hydraulikpumpe an dem Motorgenerator vorhanden ist.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung ist der Anschlusskasten zum Verbinden des externen Stromzuführkabels mit dem Motorgenerator abnehmbar an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden. Dementsprechend kann, wenn der Anschlusskasten von dem Motorgenerator getrennt gehalten wird, der Ständer in dem Gehäuse des Motorgenerators aufgenommen werden, und die Leitung der Ständerspule kann leicht aus dem Gehäuse des Motorgenerators herausgeführt werden. Wenn die Leitung herausgeführt ist, kann die herausgeführte Leitung leicht in den Anschlusskasten hineingeführt werden. Dementsprechend kann Behinderung durch den Anschlusskasten, wenn die Leitung in den Anschlusskasten hineingeführt wird, verhindert werden, so dass ein zufriedenstellender Ablauf der Montage gewährleistet werden kann.
Da der Schwerpunkt des Motorgenerators von der Drehwelle zu dem Anschlusskasten hin verschoben ist, wenn der Anschlusskasten schwer ist, können Schwingungen, die durch Stoß beim Fahren und Stoß von der Arbeitsausrüstung verursacht werden, zunehmen, oder Schwingungen, die durch Antrieb des Verbrennungsmotors und der Hydraulikpumpe verursacht werden, können zunehmen.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung kann, da die Verkleidung des Anschlusskastens aus einem Material besteht, dessen Gewicht geringer ist als ein Gewicht eines Materials für das Gehäuse des Motorgenerators, das Gewicht des Anschlusskastens geringer sein als ein Gewicht des Anschlusskastens, der integral mit dem Gehäuse des Motorgenerators ausgebildet ist. Dementsprechend kann der Schwerpunkt des Motorgenerators zu der Drehwelle hin verschoben werden, so dass Schwingungen verringert werden können.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung kann, da die Verkleidung des Anschlusskastens aus dem korrosionsverhindernden Material besteht oder die Oberfläche der Verkleidung mit einer Korrosionsschutzbearbeitung behandelt ist, Erzeugung von Rost an einer Innenseite und einer Außenseite der Verkleidung verhindert werden. Dementsprechend können das Auftreten von Kurzschluss oder Erdung bzw. Masseschluss, die durch Rost an der Verkleidung verursacht werden, sowie Korrosion der Verkleidung verhindert werden.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung kann, da das Abdeckelement des Anschlusskastens aus Aluminium besteht, der Anschlusskasten erheblich leichter sein als bei einer Anordnung, bei der der Anschlusskasten beispielsweise aus Eisen besteht, wobei dies erheblich zur Verringerung von Schwingungen beitragen kann.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung schließt das Abdeckmaterial des Anschlusskastens den Innenraum des Behälters mit dem zwischen dem Abdeckmaterial und dem Behälter angeordneten Dichtungselement. Dabei muss, da auf das Abdeckelement eine Gegenkraft von dem Dichtungselement wirkt, das Abdeckelement starr genug sein, um Verformung durch diese Gegenkraft zu widerstehen. Da das Abdeckelement aus einem Stahlmaterial mit einer galvanisierten Oberfläche besteht, kann eine ausreichende Steifigkeit gewährleistet werden, und Korrosionsverhinderung gegenüber Rost und dergleichen kann gewährleistet werden. Des Weiteren können die Herstellungskosten eines derartigen Abdeckmaterials stärker reduziert werden als die des aus Aluminium bestehenden Abdeckelementes. Des Weiteren kann das Gewicht des Anschlusskastens, da der Behälter aus Aluminium besteht, durch ein Gewicht des Behälters verringert werden. Dementsprechend kann Korrosionsschutz des Anschlusskastens verbessert werden und das Gewicht desselben kann verringert werden.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung können, da der Innenraum des Motorgenerators mit dem Kühlmedium gekühlt wird, ein Lager, eine Ständerspule und dergleichen in dem Motorgenerator gekühlt werden. Bei dieser Anordnung kann, da der Anschlusskasten an dem Motorgenerator an einer Position angebracht ist, die höher liegt als die Drehwelle des Motorgenerators, verhindert werden, dass das Kühlmedium im Inneren des Motorgenerators über den Verbindungsabschnitt zwischen dem Motorgenerator und dem Anschlusskasten in den Anschlusskasten gelangt.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung kann, da der Anschlusskasten an dem Motorgenerator an einer Position vorhanden ist, die tiefer liegt als die obere Fläche des Motorgenerators, verhindert werden, dass der Anschlusskasten über den Motorgenerator hinaus nach oben vorsteht. Dementsprechend kann verhindert werden, dass der Anschlusskasten die Vorrichtungen, Elemente und dergleichen behindert, die über dem Motorgenerator vorhanden sind.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung kann, da das Kabel-Einführloch, das das Innere des Motorgenerators mit dem Inneren des Anschlusskastens verhindert, vorhanden ist, die Leitung von der Ständerspule des Motorgenerators und eine Signalleitung von dem Sensor des Motorgenerators in den Anschlusskasten hineingeführt werden, in dem diese Leitungen in das Kabel-Einführloch eingeführt werden. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Stromleitung und die Signalleitung um die Außenseite des Motorgenerators herumzuführen, so dass die Stromleitung und die Signalleitung vor Feuchtigkeit und Staub von außen geschützt werden können. Des Weiteren kann, da das Schließelement zum Schließen des Kabel-Einführlochs bis auf das Kabel darin vorhanden ist, verhindert werden, dass das Kühlmedium und Feuchtigkeit in dem Motorgenerator in den Anschlusskasten gelangen.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung kann, da ein Kühlmedium-Rückführloch, das mit dem Inneren des Motorgenerators und dem Inneren des Anschlusskastens in Verbindung steht, zusätzlich zu dem Kabel-Einführloch vorhanden ist, das Kühlmedium und Feuchtigkeit, die über den Generatormotor in den Anschlusskasten gelangt sind, in den Motorgenerator zurückgeleitet werden.
Gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der Erfindung ist, wenn der Anschlusskasten an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden ist, das Stromzuführkabel so angeordnet, dass es nach unten gewandt ist, und es kann von unterhalb des Verbinders mit dem Verbinder verbunden werden. Bei dieser Anordnung verläuft das mit dem Verbinder verbundene Stromzuführkabel von dem Anschlusskasten nach unten an dem Motorgenerator entlang. Dementsprechend kann, da verhindert werden kann, dass das Stromzuführkabel über den Motorgenerator vorsteht, der Motorgenerator mit mehr Spielraum angeordnet werden.
Des Weiteren wird, da der Verbinder nach unten gewandt vorhanden ist, verhindert, dass Feuchtigkeit, wie beispielsweise Wassertropfen von oben, über den Verbinder in Anschlusskasten gelangen.
Gemäß dem oben aufgeführten Aspekt der Erfindung kann, da die Verbinder in dem Anschlusskasten in einer Richtung der Drehwelle des Motorgenerators nebeneinander angeordnet sind, verhindert werden, dass der Anschlusskasten in einer ebenen Richtung senkrecht zu der Drehwelle des Motorgenerators aufgrund der Anordnung der Verbinder größer wird, so dass die Größe des Anschlusskastens in der senkrechten Fläche auf ein Minimum verringert werden kann. Dementsprechend kann, da der Anschlusskasten verkleinert werden kann, das Gewicht des Anschlusskastens verringert werden, so dass der Motorgenerator mit geringem Gewicht ermöglicht wird. Des Weiteren können, da der Schwerpunkt des Motorgenerators, an dem der Anschlusskasten vorhanden ist, zu der Drehwelle des Motorgenerators hin verschoben werden kann, indem das Gewicht des Anschlusskastens reduziert wird, Schwingungen des Generatormotors und Schwingungen und des Verbrennungsmotors, mit dem der Motorgenerator verbunden ist, verringert werden. Weiterhin besteht, da durch Verkleinerung des Anschlusskastens verhindert wird, dass der Anschlusskasten erheblich über den Motorgenerator hinaus vorsteht, größerer Spielraum beim Anordnen des Motorgenerators.
Gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Arbeitsmaschine, mit der die oben beschriebenen Vorteile der Erfindung geschaffen werden, hergestellt werden, indem der Motorgenerator integriert wird. Des Weiteren ist die Hydraulikpumpe zum Antreiben der Arbeitsausrüstung der Arbeitsmaschine an dem Motorgenerator vorhanden. Bei dieser Anordnung können, obwohl durch Antrieb der Hydraulikpumpe verursachte Schwingungen auf den Motorgenerator übertragen werden, da der Schwerpunkt des Motorgenerators aufgrund von Verkleinerung zu der Drehwelle hin verschoben werden kann, durch Antrieb der Hydraulikpumpe verursachte Schwingungen effektiv verringert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Perspektivansicht eines Hybrid-Hydraulikbaggers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt einen Gesamtaufbau eines Antriebssystems des Hybrid-Hydraulikbaggers.
3 zeigt einen Innenaufbau sowie eine Anordnung eines Drehkörpers des Hybrid-Hydraulikbaggers.
4 ist eine Draufsicht auf einen in dem Hybrid-Hydraulikbagger installierten Motorgenerator.
5 ist eine Seitenansicht des Motorgenerators, eines Verbrennungsmotors sowie einer Hydraulikpumpe.
6 ist eine Perspektivansicht eines Gehäuses des Motorgenerators an der Seite der Pumpe.
7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Gehäuses an der Seite der Pumpe.
8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 4.
9 ist eine Perspektivansicht eines Behälters eines Anschlusskastens.
10 ist eine Draufsicht auf eine an dem Anschlusskasten befestigte Trageplatte.
11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in 5.
12 zeigt den Anschlusskasten von einer Unterseite desselben her gesehen.
13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII in 11.
14 ist eine Perspektivansicht eines mit dem Anschlusskasten zu verbindenden Steckers.
Beschreibung der Ausführungsform/en
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass im Folgenden beschriebene Komponenten je nach Bedarf kombiniert werden können.
1. Gesamtaufbau
1 zeigt einen Hybrid-Hydraulikbagger 1, der als eine Arbeitsmaschine gemäß der beispielhaften Ausführungsform dient. Der Hybrid-Hydraulikbagger 1 enthält einen Fahrzeugkörper 2 sowie Arbeitsausrüstung 3.
Der Fahrzeugkörper 2 enthält ein Fahrgestell 21 sowie einen Drehkörper 22, der drehbar auf dem Fahrgestell 21 vorhanden ist. Das Fahrgestell 21 enthält paarige Fahrvorrichtungen 211. Die Fahrvorrichtungen 211 sind jeweils mit Raupenketten 212 versehen. Ein weiter unten beschriebener Hydraulikmotor 213 treibt die Raupenketten 212 an, so dass der Hybrid-Hydraulikbagger 1 fährt.
Der Drehkörper 22 enthält eine Kabine 23, einen Gegengewicht 24 sowie einen Motorraum 25. Das Gegengewicht 24 ist vorhanden, um das Gewicht der Arbeitsausrüstung 3 auszugleichen, und es ist mit Gewichten gefüllt. Eine Motorhaube 26, die den Motorraum 25 abdeckt, hat eine gitterartige Öffnung 261. Kühlluft von außen wird über die Öffnung 261 in den Motorraum 25 geleitet.
Die Arbeitsausrüstung 3 ist an einem vorderen Mittelteil des Drehkörpers 23 angeordnet und enthält einen Ausleger 31, einen Stiel 32, eine Schaufel 33, einen Ausleger-Zylinder 34, einen Stiel-Zylinder 35 sowie einen, Schaufel-Zylinder 36. Ein unteres Ende des Auslegers 31 ist drehbar mit dem Drehkörper 22 verbunden. Ein vorderes Ende des Auslegers 31 ist drehbar mit einem unteren Ende des Stiels 32 verbunden. Ein vorderes Ende des Stiels 32 ist drehbar mit der Schaufel 33 verbunden.
Der Ausleger-Zylinder 34, der Stiel-Zylinder 35 und der Schaufel-Zylinder 36 sind Hydraulikzylinder, die mit Hydrauliköl angetrieben werden, das von der Hydraulikpumpe 6 abgegeben wird. Der Ausleger-Zylinder 34 betätigt den Ausleger 31. Der Stiel-Zylinder 35 betätigt den Stiel 32. Der Schaufel-Zylinder 36 betätigt die Schaufel 33.
2 zeigt einen Gesamtaufbau eines Antriebssystems des Hybrid-Hydraulikbaggers 1.
Der Hybrid-Hydraulikbagger 1 enthält, wie in 2 dargestellt, einen Verbrennungsmotor 4 als eine Antriebsquelle. Der Motorgenerator 5 sowie paarige Hydraulikpumpen 6, 6 sind in Reihe mit einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 4 verbunden und werden von dem Verbrennungsmotor 4 angetrieben.
Das unter Druck von der Hydraulikpumpe 6 zugeführte Hydrauliköl wird der Arbeitsausrüstung 3 über ein Steuerventil 7 zugeleitet, so dass die Arbeitsausrüstung 3 hydraulisch betätigt wird. Das Fahrgestell 21 ist mit dem Hydraulikmotor 213 versehen, mit dem ein mit einer Raupenkette in Eingriff zu bringendes Kettenrad angetrieben wird. Das Hydrauliköl von der Hydraulikpumpe 6 wird dem Hydraulikmotor 213 über das Steuerventil 7 zugeführt.
Der Motorgenerator 5 ist des Weiteren über den Anschlusskasten 8 mit einem Stromkabel 9 (einem Stromzuführkabel) verbunden. Der Motorgenerator 5 und ein Inverter 10 sind miteinander über das Stromkabel 9 verbunden. Ein Ende eines weiteren Stromkabels 9 ist mit dem Wechselrichter 10 verbunden, während das andere Ende des Stromkabels 9 mit dem Elektro-Rotationsmotor 11 zum Antreiben des Drehkörpers 22 verbunden ist. Des Weiteren ist ein Kondensator 12 zum Speichern von Elektroenergie mit dem Wechselrichter 10 verbunden. Dementsprechend wird von dem Motorgenerator 5 zugeführte elektrische Energie dem Elektro-Rotationsmotor 11 zugeführt oder über den Wechselrichter 10 in dem Kondensator 12 gespeichert. Der Elektro-Rotationsmotor 11 treibt den Drehkörper 22, der drehbar auf einem Chassis vorhanden ist, über ein Übersetzungsgetriebe 11A mit einem Planetenrad-Mechanismus und dergleichen an. Wenn die Geschwindigkeit des Drehkörpers 22 bei Drehbewegung verringert wird, bewirkt regeneratives Bremsen, dass der Elektro-Rotationsmotor 11 elektrische Energie erzeugt. Diese elektrische Energie wird in dem Kondensator gespeichert. Die in dem Kondensator 12 gespeicherte elektrische Energie wird von einem Verstärker 10A verstärkt und von dem Kondensator 12 über den Wechselrichter 10 dem Elektro-Rotationsmotor 11 sowie dem Motorgenerator 5 zur Unterstützung des Verbrennungsmotors 4 beim Antrieb zugeführt.
3 zeigt einen Innenaufbau sowie eine Anordnung des Drehkörpers 22.
In 3 sind der Wechselrichter 10 und der Kondensator 12 an einer Fahrzeug-Vorderseite des Drehkörpers 22 vorhanden. Der Elektro-Rotationsmotor 11 ist in der Mitte des Drehkörpers 22 vorhanden. Der Motorraum 25 ist an einer hinteren Seite des Drehkörpers 22 vorhanden. Das Gegengewicht 24 ist weiter hinter dem Motorraum 25 vorhanden. In dem Motorraum 25 sind der Verbrennungsmotor 4, der Motorgenerator 5 und die Hydraulikpumpe 6 an dem Gegengewicht 24 entlang nebeneinander angeordnet. Da der Verbrennungsmotor 4, der Motorgenerator 5 und die Hydraulikpumpe 6 in einem begrenzten Raum eines Fahrzeugs, wie beispielsweise dem Drehkörper 22, angeordnet werden müssen, sind unter dem Aspekt des Wirkungsgrades der Kraftübertragung der Verbrennungsmotor 4, der Motorgenerator 5 und die Hydraulikpumpe 6 vorzugsweise so angeordnet, dass ihre Drehwellen fluchtend sind.
Der Anschlusskasten 8 ist, wie in 4 gezeigt, an einer Außenfläche eines Gehäuses 51 des Motorgenerators 5 vorhanden. Das heißt, der Anschlusskasten 8 ist an dem Gehäuse 51 an einer Position an dem Gehäuse 51 in der Nähe des Gegengewicht 24 und zwischen der Drehwelle des Motorgenerators 5 und einer oberen Fläche 51 eines Gehäuses 51 befestigt. Der Anschlusskasten 8 ist als ein von dem Gehäuse 51 des Motorgenerators 5 separater Körper ausgebildet und abnehmbar an dem Gehäuse 51 angebracht.
Ein Schalldämpfer 13 ist, wie in 4 und 5 gezeigt, oberhalb des Anschlusskastens 8 vorhanden. Der Schalldämpfer 13 ist über einen Halter 13A an einer Oberseite des Motorgenerators 5 befestigt. So wird der Anschlusskasten 8 von dem Gegengewicht 24 und dem Schalldämpfer 13 umgeben. An einer Unterseite 813 des Anschlusskastens 8 ist eine Einsteck-/Herausziehöffnung 813A für das Stromkabel 9 vorhanden (siehe 9 und 11), so dass ein Ende des Stromkabels 9 von unterhalb des Anschlusskastens 8 lösbar mit dem Anschlusskasten 8 verbunden werden kann. Das andere Ende des Stromkabels 9 verläuft von dem Anschlusskasten 8 nach unten und ist mit dem Wechselrichter 10 verbunden, wobei es unter dem Motor 4 entlangläuft.
Bei dieser Anordnung ist eine untere Abdeckung, die geöffnet/geschlossen werden kann, an einer Unterseite des Drehkörpers 22 unter dem Motor 4 vorhanden. Wenn die untere Abdeckung geöffnet wird, kann eine Bedienungsperson oder Angehöriger des Wartungspersonals seinen Oberkörper in den Motorraum 25 hineinschieben. Dementsprechend kann das Stromkabel 9 zum Warten von Vorrichtungen in dem Motorraum 25 über die Unterseite des Anschlusskastens 8 leicht in den Anschlusskasten 8 eingesteckt oder aus ihm herausgezogen werden.
2. Aufbau des Motorgenerators
Der Motorgenerator 5, der ein Dreiphasen-Struktur-Motor (Switched Reluctance Motor) ist, enthält, wie in 5 gezeigt, ein abnehmbares Gehäuse 51. Das Gehäuse 51 enthält ein Gehäuse 52 an der Seite des Motors, das an dem Motor 4 befestigt ist und ein Schwungrad 4A aufnimmt, sowie ein Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe, das an dem Gehäuse 52 an der Seite des Motors befestigt ist.
Das Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe weist eine kreisförmige Öffnung zu der Hydraulikpumpe 6 hin auf. Diese Öffnung ist mit einem scheibenartigen Trageelement 54 (siehe 6) abgedeckt, das einen Rotor 56 drehbar trägt. Indem die Öffnung mit dem Trageelement 54 verschlossen wird, wird der Rotor 56 in einem Ständer bzw. Stator 55 aufgenommen, und gleichzeitig wird ein Ende in einer in dem Drehmittelpunkt des Rotors 56 vorhandenen Welle mit einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 4 oder einem mit der Ausgangswelle verbundenen Element verbunden (beispielsweise mittels Keilprofil). Das andere Ende der Welle ist in einem Mittelloch des Trageelementes 54 vorhanden und wird über das Mittelloch auf eine Eingangswelle der Hydraulikpumpe 6 mittels Keilprofil oder dergleichen aufgepasst.
Ein Ölbehälter 57 ist in einem unteren Teil des Gehäuses 51 vorhanden. In dem Ölbehälter wird ein Kühlöl als ein Kühlmedium gesammelt. Das Kühlöl in dem Ölbehälter 57 wird über einen Filter und eine Pumpe (nicht dargestellt) eines außen liegenden Rohrs zu einem Ölkühler 57A (siehe 4 und 6 geleitet) und wird von dem Ölkühler 57A zu einem oberen Teil des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe zurückgeleitet. Das das von dem oberen Teil des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe in den Innenraum des Gehäuses 51 zurückgeleitete Kühlöl strömt radial außerhalb der Mitte der Drehwelle aufgrund von Zentrifugalkraft und schmiert dabei die über Teilprofil verbundenen Abschnitte der Ausgangswelle des Motors 4, des Rotors 56 und der Hydraulikpumpe 6 sowie ein Lager des Rotors 56. Das Kühlöl wird durch den sich drehenden Rotor 56 und Schwungrad 4A zu einem Nebel versprüht, der eine Ständerspule 551 kühlt, die in dem Ständer bzw. Stator 55 vorhanden ist. Anschließend tropft das Kühlöl von dem gekühlten Teil der Ständerspule 551 in den Ölbehälter 57.
6 und 7 zeigen das Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe.
In 6 und 7 ist ein Befestigungsabschnitt 531 zum Befestigen des Anschlusskastens 8 an einer Befestigungsposition des Anschlusskastens 8 in dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe vorhanden. Der Befestigungsabschnitt 531 enthält ein Schraubenloch 532 zum Befestigen des Anschlusskastens 8, ein Kabel-Einführloch 533, in das die Stromleitung 14 von der Ständerspule 551 eingeführt ist (siehe 7), sowie ein Öl-Rückleitloch 534 (da Ständer heißt, ein Verbindungsloch), über das das über das Kabel-Einführloch 533 in den Anschlusskasten 8 eingeleitete Öl in den Innenraum des Motorgenerators 5 zurückgeleitet wird.
Bei dieser Anordnung sind Sensoren, wie beispielsweise ein Temperatursensor, der eine Temperatur der Ständerspule 551 erfasst und ein Drehungssensor, der eine Drehungsgeschwindigkeit des Rotors 56 des Motorgenerators 5 erfasst, an dem Motorgenerator 5 vorhanden. Eine Vielzahl von Signalleitungen 15 von den Sensoren werden über das Kabel-Einführloch 533 zusammen mit der Stromleitung 14 von der Ständerspule 551 in den Anschlusskasten 8 geführt.
Eine Dichtung 58 ist, wie in 7 gezeigt, als ein Schließelement in das Kabel-Einführloch 533 eingesetzt. Die Dichtung 58 ist in getrennten Teilen aus einem ersten Element 581 und einem zweiten Element 582 ausgebildet. Flansche 583 und 584 sind jeweils an Rändern des ersten Elementes 581 und des zweiten Elementes 582 ausgebildet. Drei Einführnuten 586 zum Einführen der Stromleitung 14 und der Signalleitungen 15 sind an einer Kontaktfläche 585 des zweiten Elementes 582 ausgebildet, die mit dem ersten Element 581 in Kontakt ist. Wenn die Dichtung 58 in das Kabel-Einführloch 533 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe eingesetzt wird, um das Kabel-Einführloch 533 mit Ausnahme der Stromleitung 14 und der Signalleitungen 15 zu schließen, wird eine Oberfläche der Dichtung 58 von einem Presselement 59 gepresst. Das Presselement 59 enthält ein Kabel-Einführloch 501 zum Einführen der Stromleitung 14 und der Signalleitungen 15, sowie eine Einkerbung 592, die ausgebildet wird, indem das Presselement 59 an einer Position eingeschnitten wird, die dem Öl-Rückleitloch 534 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe entspricht. Der Anschlusskasten 8 wird in dieser Anordnung an dem Befestigungsabschnitt 531 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe befestigt.
3. Aufbau des Anschlusskastens
Der Anschlusskasten 8 enthält, wie in 8 gezeigt, eine Verkleidung 8A, Buchsen 83A und 83B (Verbinder), die in einem Innenraum der Verkleidung 8A aufgenommen sind und mit denen die Stromleitung 14 von dem Stator 55 verbunden ist, sowie eine Trageplatte 84 (Trageelement), das die Buchse 83B trägt, wobei die Buchsen 83A und 83B in der Richtung der Drehwelle des Motorgenerators 5 in einer zweischichtigen Anordnung aufgenommen sind.
Die Verkleidung 8A enthält einen Behälter mit einem Innenraum sowie ein Abdeckelement 82, das den Innenraum des Behälters 81 verschließt. Der Behälter 81 und das Abdeckelement 82 bestehen jeweils aus einem anderen Material als dem des Gehäuses 51 des Motorgenerators 5. Das heißt, das Gehäuse 51 besteht aus Gusseisen, während der Behälter 81 aus Aluminium (korrosionsgeschütztem Material) besteht. Das Abdeckmaterial 82 hingegen besteht aus einem Stahlmaterial mit einer galvanisierten Oberfläche. Ein Spalt zwischen dem Behälter 81 und dem Abdeckelement 82 wird mit einem O-Ring 80 (Dichtungselement) abgedichtet.
Der Behälter 81 ist, wie in 9 gezeigt, in Seitenansicht im Wesentlichen als ein Fünfeck ausgebildet. Der Behälter 81 enthält eine Befestigungsfläche 811, die an dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe befestigt wird, eine obere Fläche 812 sowie eine Unterseite 813, die einander vertikal gegenüberliegen, wenn der Anschlusskasten 8 an dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe befestigt ist. Eine seitliche Fläche 814, die senkrecht zu der Befestigungsfläche 811, der oberen Fläche 812 sowie der Unterseite 813 ist, und eine Öffnung 815, die der seitlichen Fläche 814 gegenüberliegt, wobei sich der Innenraum des Behälters 81 zwischen der Öffnung 815 und der seitlichen Fläche 814 befindet.
Wenn der Anschlusskasten 8 an dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe befestigt ist, ist die Befestigungsfläche 811 relativ zu der Unterseite 813 so geneigt, dass die Unterseite 813 im Wesentlichen horizontal ist. Die Befestigungsfläche 811 weist ein Kabel-Einführloch 811A auf, das in Verbindung mit dem Kabel-Einführloch 533 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe steht und über das die Stromleitung 14 sowie die Signalleitungen 15 eingeführt werden. Über das Kabel-Einführloch 811A und das Kabel-Einführloch 533 des Motorgenerators 5 wird der Innenraum des Anschlusskastens 8 direkt mit dem Inneren des Gehäuses 51 des Motorgenerators 5 gebracht. Ein Flansch 811B ist um das Kabel-Einführloch 811A der Befestigungsfläche 811 herum ausgebildet. Der Flansch 811B weist ein Schraubenloch 811C zum Befestigen des Anschlusskastens 8 an dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe auf.
An der Unterseite 813 sind zwei Einsteck-/Herausziehöffnungen 813A für das Stromkabel 9 vorhanden, die den Buchsen 83A und 83B entsprechen. Das heißt, wenn der Anschlusskasten 8 an dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe befestigt ist, liegen die Einsteck-/Herausziehöffnungen 813A in der Richtung der Drehwelle des Motorgenerators 5 nebeneinander. Ein Vorsprung 813B ist so ausgebildet, dass er von einer Innenfläche der Unterseite 813 vorsteht. Ein vorderes Ende der Trageplatte 84 wird mit dem Vorsprung 813B in Kontakt gebracht.
Die seitliche Fläche 814 befindet sich in der Nähe des Verbrennungsmotors 4, wenn der Anschlusskasten 8 an dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe befestigt ist. An einer Innenfläche der seitlichen Fläche 814 befinden sich ein Buchsen-Befestigungsabschnitt 814A, an dem die Buchse 83A befestigt wird, ein Platten-Befestigungsabschnitt 814B, an dem die Trageplatte 84 befestigt wird, ein Stromleitungs-Halter 814C, an dem ein Aufnahmehalter 85 (siehe 11) für die Stromleitung 14 befestigt wird, sowie ein Signalleitungs-Halter 814D, an dem ein Aufnahmehalter 86 (siehe 11) für die Signalleitungen 15 befestigt ist.
Der Buchsen-Befestigungsabschnitt 814A befindet sich näher an der Unterseite 813 als der Platten-Befestigungsabschnitt 814B der seitlichen Fläche 814 und hat die Form einer von der Innenfläche der seitlichen Fläche 814 nach oben verlaufenden Abstufung. Der Buchsen-Befestigungsabschnitt 814A weist ein Schraubenloch 814E zum Befestigen der Buchse 83A auf.
Der Platten-Befestigungsabschnitt 814B liegt der Unterseite 813 gegenüber, wobei der Buchsen-Befestigungsabschnitt 814A dazwischen angeordnet ist. Der Platten-Befestigungsabschnitt 814B hat die Form eines Zylinders, dessen Höhe von der Innenfläche der seitlichen Fläche 814 her größer ist als eine Höhe des Buchsen-Befestigungsabschnitts 814A.
Der Stromleitungs-Halter 814C befindet sich näher an der oberen Fläche 812 und näher an der Befestigungsfläche 811 als der Platten-Befestigungsabschnitt 814B. Der Stromleitungs-Halter 814C hat die Form eines zylindrischen Körpers, dessen Höhe von der Innenfläche der seitlichen Fläche 814 geringer ist als die Höhe des Platten-Befestigungsabschnitts 814B.
Eine Vielzahl von Signalleitungs-Haltern 814D sind an der seitlichen Fläche 814 vorhanden. Einer der Signalleitungs-Halter 814D ist in 9 dargestellt. Die Signalleitungs-Halter 814D sind so positioniert, dass sie den Buchsen-Befestigungsabschnitt 814A, den Platten-Befestigungsabschnitt 814B sowie den Stromleitungs-Halter 814C von der oberen Fläche 812 ausgehend umgeben.
Die Öffnung 815 öffnet sich zu der Hydraulikpumpe 6 hin, wenn der Anschlusskasten 8 an dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe befestigt ist. Eine O-Ring-Nut 816 für den O-Ring 80 ist am Umfang der Öffnung 815 vorhanden.
Die Trageplatte 84 enthält einen schmalen Teil 841 sowie einen breiten Teil 842. Eine Breite des schmalen Teils 841 ist geringer als eine Breite des breiten Teils 842. Schraubenlöcher 841A zum Befestigen der Buchse 83B sind an beiden Seiten des schmalen Teils 841 in einer Breitenrichtung ausgebildet. Ein Kontaktende 841B, das in Kontakt mit dem Vorsprung 813B des Behälters 81 ist, ist an einem Ende des schmalen Teils 841 vorhanden. Des Weiteren sind Schraubenlöcher 842A zum Befestigen der Trageplatte 84 an dem Platten-Befestigungsabschnitt 814B des Behälters 81 an beiden Seiten des breiten Teils 842 in einer Breitenrichtung vorhanden.
Die Buchse 83A (83B) enthält, wie in 8 bis 11 gezeigt, einen L-förmigen Halter 831 aus Metall sowie eine aus Kunststoff bestehende Aufnahme 832, die an dem Halter 831 befestigt ist. Die Buchse 83A (83B) ist an dem Behälter 81 mit einer Schraube befestigt, die über einen Schraubenloch des Halters 831 eingeführt wird. Die Aufnahme 832 wird durch den daran befestigten Halter 831 in einen ersten Teil und einen zweiten Teil unterteilt. Ein Anschluss 833, mit dem die Stromleitung 14 von dem Ständer 55 verbunden ist, ist in dem ersten Teil vorhanden, während in dem zweiten Teil drei Halter 834, in die ein weiter unten beschriebener Stecker 90 des Stromkabels 9 eingepasst wird, in dem zweiten Teil vorhanden sind. Ein leitender Buchsenkontakt 835 aus Metall in zylindrischer Form ist in jeden der Halter 834 eingebettet. Die Buchse 83A (83B) ist so in dem Anschlusskasten 8 angeordnet, dass der Buchsenkontakt 835 nach unten gewandt ist.
Die Buchse 83A (83B) enthält, wie in 12 gezeigt, einen Kontaktanschluss 836, der als ein Teil eines Verriegelungsschalters (Interlock Switch) dient, mit dem ein Verbindungszustand zwischen dem Anschlusskasten 8 und dem Stromkabel 9 erfasst wird. Der Kontaktanschluss 836 besteht aus einem elastischen Metallelement, das die Form einer Blattfeder hat. Der Kontaktanschluss 836 ist an einem aus Kunststoff bestehenden Trageelement 837 vorhanden, das an dem Halter 831 befestigt ist und ist über eine Signalleitung 15 mit dem Wechselrichter 10 verbunden. Wenn der Stecker 90 ordnungsgemäß in jede der Buchsen 83A und 83B eingesteckt ist, wird ein weiter unten beschriebener Kontaktleiter 971 (siehe 14) des Steckers 90 automatisch mit den Kontaktanschlüssen 836 der Buchsen 83A und 83B in Kontakt gebracht, um die Kontaktanschlüsse 836 elektrisch miteinander zu verbinden. Des Weiteren wird in diesem Zustand, da jeder der Kontaktanschlüsse 836 durch den Kontaktleiter 871 gepresst wird und dadurch elastisch verformt wird, der Zustand von wechselseitigem Kontakt durch elastische Kraft der Kontaktanschlüsse 836 vorteilhaft aufrechterhalten.
Um die Buchsen 83A und 83B in einer Anordnung aus zwei Schichten in dem Anschlusskasten 8 anzuordnen, wird die Buchse 83A an dem Buchsen-Befestigungsabschnitt 814A des Gehäuses 81 angeschraubt, und dann wird die Trageplatte 84 an dem Platten-Befestigungsabschnitt 814B angeschraubt. Anschließend wird die Buchse 83B an der befestigten Trageplatte 84 angeschraubt, so dass paarige Buchsen 83A und 83B in einer Anordnung aus zwei Schichten mit der dazwischen befindlichen Trageplatte 84 angeordnet sind.
Ein Detektor des Wechselrichters 10 gibt dabei einen Erfassungsimpuls zum Erfassen eines Passzustandes über die Signalleitung 15A aus. Dieser Erfassungsimpuls durchläuft den Kontaktanschluss 836 und den Kontaktleiter 971 (siehe 14) und kehrt über die Signalleitung 15A zu dem Wechselrichter 10 zurück. Wenn der zurückgekehrte Erfassungsimpuls von dem Detektor zum Erfassen von Impulswellen, das heißt, dem in dem Wechselrichter 10 vorhandenen Detektor, erfasst wird, wird festgestellt, dass der Stecker 90 ordnungsgemäß in jede der Buchsen 83A und 83B eingesteckt ist.
Wenn beispielsweise die Buchse 83B so an dem Stecker 90 befestigt ist, dass sie sich zu nahe an der oberen Fläche 812 befindet, oder wenn die Buchse 83B relativ zu einer axialen Richtung der Einsteck-/Herausziehöffnung 813A diagonal an dem Stecker 90 befestigt ist, kann es zu fehlerhaftem Kontakt zwischen dem Kontaktanschluss 836 der Buchse 83B und der Kontaktleiter 971 des Steckers 90 sowie dem Buchsenkontakt 835 und einem weiter unten beschriebenen Stiftkontakt 95 kommen. In diesem Fall kehrt, da der Kontaktleiter 971 nicht ordnungsgemäß in Kontakt mit den Kontaktanschlüssen 836 der Buchsen 83A und 83B ist, ein Erfassungsimpuls nicht zu dem Wechselrichter 10 zurück und wird auch nicht von dem Detektor erfasst. Dementsprechend wird festgestellt, dass eine Passung zwischen den Buchsen 83A, 83B und dem Stecker 90 nicht vollständig oder teilweise gelöst ist, so dass eine Sicherheitsroutine, wie beispielsweise Deaktivierung des Hybrid-Hydraulikbaggers 1 ausgeführt wird. Um eine derartige fehlerhafte Erfassung zu verhindern, ist Positionierung der Buchsen 83A und 83B in dem Anschlusskasten 8, insbesondere Positionierung der an dem Behälter 81 befestigten Buchse 83B über die Trageplatte 84 ausschlaggebend.
Dementsprechend wird die an der Trageplatte 84 positionierte Buchse 83B an der Trageplatte 84 befestigt, nachdem die Trageplatte 84 in dem Behälter 81 angeordnet ist. Das heißt, die Trageplatte 84 wird, wie in 13 gezeigt, an dem Platten-Befestigungsabschnitt 814B der seitlichen Fläche 814 befestigt, wobei das Kontaktende 841B in einer Richtung, in der das Stromkabel 9 angebracht oder gelöst wird, in Kontakt mit dem Vorsprung 813B der Unterseite 813 gebracht wird. So wird die Trageplatte 84 in der Figur vertikal sowie in einer Richtung senkrecht zu dem Papier positioniert. Das heißt, dass in dem Buchsen-Befestigungsabschnitt 814A des Behälters 81 vorhandene Schraubenloch 814E sowie das in der Nähe des Kontaktendes 841B der Trageplatte 84 vorhandene Schraubenloch 841A befinden sich im gleichen Abstand zu der Einsteck-/Herausziehöffnung 813A, so dass die jeweils an Schraubenlöchern 814E und 841A befestigten Buchsen ausgerichtet werden. So wird, indem die Buchse 83B an der bereits in dem Anschlusskasten 8 positionierten Trageplatte 84 befestigt wird, die Buchse 83B ordnungsgemäß in dem Anschlusskasten 8 positioniert.
4. Aufbau des Stromkabels
Der Stecker 90 enthält, wie in 14 gezeigt, ein leitendes Steckergehäuse 91, über das drei Stromkabel 9 eingeführt sind, sowie eine aus Metall bestehende Platte 92, die eine Öffnung an einer Vorderseite (einer Seite gegenüberliegend an der die Kabel eingeführt werden) des Steckergehäuses 91 abdeckt.
Das Steckergehäuse 91 enthält einen Kontaktabschnitt 911, der mit einer Außenseite des Behälters 81 des Anschlusskastens 8 in Kontakt gebracht wird, wenn der Stecker 90 in die Buchsen 83A und 83B des Anschlusskastens 8 eingesetzt wird, sowie einen Vorsprung 912, der so ausgebildet ist, dass er von dem Kontaktabschnitt 911 vorsteht und in die Einsteck-/Herausziehöffnung 813A des Anschlusskastens 8 eingeführt wird.
Der Kontaktabschnitt 911 enthält einen Dichtungsrichtung 93, der den Vorsprung 912 umgibt. Wenn der Stecker 90 in die Buchsen 83A und 83B des Anschlusskastens 8 eingesteckt wird, wird ein Spalt zwischen dem Kontaktabschnitt 911 und der Außenseite des Behälters 81 des Anschlusskastens 8 durch den Dichtungsrichtung 93 abgedichtet.
In dem Steckergehäuse 91 ist ein Halter 94 für jedes der Kabel vorhanden. Die Kabel werden in die Halter 94 eingeführt. Der leitende Stiftkontakt 94 ist an einem vorderen Ende jedes der in die Halter 94 eingeführten Kabels vorhanden und steht über ein rundes Loch vor, das in jedem der Halter 94 ausgebildet ist.
Die Platte 92 wird mit einer Vielzahl von Schrauben 921 an dem Steckergehäuse 91 befestigt. Sowohl eine vordere und eine hintere Fläche als auch Umfangs-Endflächen der Platte 92, eine Innenumfangsfläche des Einführlochs für die Schrauben 921 sowie eine Innenfläche einer Öffnung zum Einführen des Halters 94 sind vollständig mit isolierender Beschichtung bedeckt. Als isolierende Beschichtung wird beispielsweise unter dem Aspekt der Wärmebeständigkeit, der Verschleißfestigkeit und des Wasserabweisungsvermögens eine Fluor-Beschichtung eingesetzt. Aufgrund dieser isolierenden Beschichtung wird die Platte 92 gegenüber dem Steckergehäuse 91 isoliert, das elektrisch geerdet ist.
Ein leitender Anschluss 97 ist an der vorderen Fläche der Platte 92 über einer isolierende Platte 96 befestigt, die aus einem Glas-Epoxidharz-Verbundmaterial besteht. Die isolierende Platte 96 und der leitende Anschluss 97 sind mit den oben beschrieben Schrauben 921 an der Platte 92 befestigt. Ein Material für den leitenden Anschluss 97 muss lediglich leitend sein. Obwohl hinsichtlich des Materials keine Einschränkungen bestehen, wird in der beispielhaften Ausführungsform Messing verwendet.
Der Kontaktleiter 971, der als viereckiges Teil geformt ist, das in einer Richtung zum Einstecken in die Buchsen 83A und 83B gebogen ist, ist integral an dem leitenden Anschluss 97 vorhanden. Der Kontakthalter 971 ist, wie oben beschrieben, ein Abschnitt, der in Kontakt mit den Kontaktanschlüssen 836 der Buchsen 83A und 83B ist, wenn der Stecker 90 in die Buchsen 83A und 83B eingesetzt wird.
Der leitende Anschluss 97 ist auf die gleiche Weise wie die Platte 92, mit Ausnahme eines Kontaktbereiches (das heißt, Kontaktleiter 971), der in Kontakt mit dem Kontaktanschluss 836 ist, mit isolierender Beschichtung überzogen. Dementsprechend ermöglicht nicht nur die isolierende Platte 96 Isolierung zwischen der Platte 92 und dem leitenden Anschluss 97, sondern auch die isolierende Beschichtung der Platte 92 sowie des leitenden Anschlusses 97 gewährleistet weitergehend Isolierung zwischen ihnen, woraus zuverlässige Isolierung zwischen dem leitenden Anschluss 97 und dem Steckergehäuse 91 resultiert.
Bei dem wie oben aufgebauten Stecker 90 weist der Kontaktabschnitt 911 des Steckergehäuses 91 ein Schraubenloch 913 zum Befestigen des Steckers 90 an dem Anschlusskasten 8 auf. Der Stecker 90 ist an dem Behälter 81 des Anschlusskastens 8 mit einer Schraube 914 befestigt, die über das Schraubenloch 913 eingeführt wird. Dabei ist ein Element 915, das Lösen der Schraube verhindert, in Form eines aus Gummi, Kunststoff und dergleichen bestehenden Rings in einen Gewindeteil der Schraube 914 eingesetzt. Das Element 915 zum Verhindern von Lösen der Schraube verhindert, dass sich die Schraube 914 von dem Stecker 90 löst.
5. Funktionen und Vorteile der Ausführungsform/en
Bei dem Hybrid-Hydraulikbagger 1, der wie oben beschrieben, angeordnet ist, ist, da der groß dimensionierte Motorgenerator 5 mit hoher Kapazität eingesetzt wird, beispielsweise der Ständer 55 verglichen mit dem in einem PKW außerordentlich schwer. Da jedoch der Behälter 81 des Anschlusskastens 8 lösbar an dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe des Motorgenerators 5 vorhanden ist, kann, wenn der Anschlusskasten 8 von dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe getrennt ist, der Ständer 55 in dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe des Motorgenerators 5 aufgenommen werden und die Stromleitung 14 der Ständerspule 551 kann leicht über das Kabel-Einführloch 533 herausgeführt werden. Wenn die Stromleitung herausgeführt ist, kann die herausgeführte Stromleitung leicht in den Anschlusskasten eingeführt werden, so dass ein zufriedenstellender Montagevorgang gewährleistet werden.
Des Weiteren kann, da der Anschlusskasten 8 aus einem Material besteht, dessen Gewicht geringer ist als das des Gehäuses 51 des Motorgenerators 5, der Schwerpunkt des Motorgenerators 5 auf die Drehwelle zu verschoben werden, so dass Schwingungen des Motorgenerators 5 und des Verbrennungsmotors 4, der direkt mit der dem Motorgenerator 5 verbunden ist, verringert werden können.
Weiterhin kann bei dem Anschlusskasten 8, da die Vielzahl von Buchsen 83A und 83B in der Richtung der Drehwelle des Motorgenerators 5 nebeneinander angeordnet sind, eine Größe des Anschlusskastens 8 in einer Ebene senkrecht zu der Drehwelle des Motorgenerators 5 reduziert werden. Dementsprechend wird verhindert, dass der Anschlusskasten 8 erheblich über den Motorgenerator 5 hinaus vorsteht, so dass mehr Spielraum beim Anordnen des Anschlusskastens 8 vorhanden ist.
Wenn jedoch beispielsweise Luft, die Feuchtigkeit enthält, oder Wassertropfen über die Öffnung 261 der Motorhaube 26 oder das Gehäuse 51 des Motorgenerators 5 in den Anschlusskasten 8 eindringen, und die Tropfen an den Anschlüssen 833 der Buchsen 83A und 83B, dem Buchsenkontakt 835, dem Stiftkontakt 95 des Steckers 90 des Stromkabels 9 und dergleichen haften, wird möglicherweise eine Strom-Zuführleitung zwischen dem Motorgenerator 5 und dem Wechselrichter 10 kurzgeschlossen oder geerdet. Wenn die Feuchtigkeit an den Kontaktanschlüssen 836 der Buchsen 83A und 83B oder dem Kontaktleiter 971 des Steckers 90 haftet, wird möglicherweise die Signalleitung 15A kurzgeschlossen, oder geerdet, wodurch es zu fehlerhafter Erfassung kommt. Des Weiteren setzt, wenn die Feuchtigkeit an dem Behälter 81 oder dem Abdeckelement 82 haftet, der Behälter oder das Abdeckelement 82 möglicherweise Rost an, so dass es zu Kurzschluss oder Erdung bzw. Masseschluss kommt.
Im Unterschied dazu kann bei dem Anschlusskasten 8, da die Einsteck/Herausziehöffnung 813A für das Stromkabel 9 an der Unterseite 813 des Anschlusskastens 8 vorhanden ist, selbst wenn beispielsweise Wasser oder Staub über die Öffnung 261 der Motorhaube 26 in den Motorraum 25 gelangt, verhindert werden, dass von oben herunterfallende Wassertropfen in den Anschlusskasten 8 eindringen. Dementsprechend kann Kurzschluss oder Masseschluss der Stromzuführleitung und der Signalleitungen 15, 15A verhindert werden.
Des Weiteren kann, da der Behälter 81 des Anschlusskastens 8 aus Aluminium besteht und die Oberfläche des Abdeckelementes 82 galvanisiert ist, verhindert werden, dass der Anschlusskasten 8 Rost ansetzt. Dementsprechend können das durch Rost verursachte Auftreten von Kurzschluss oder Masseschluss wie Korrosion des Behälters verhindert werden.
Bei dem Anschlusskasten 8 sind, wenn der Behälter 81 an einer Außenseite des Motorgenerators 5 vorhanden ist, die Buchsen 83A und 83B nach unten gewandt angeordnet, und ein Ende des Stromkabels 9 wird von unterhalb des Anschlusskastens 8 in die Einsteck/Herausziehöffnung 813A eingeführt und jeweils mit den Buchsen 83A und 83B verbunden. Bei dieser Anordnung verläuft das mit dem Anschlusskasten 8 verbundene Stromkabel 9 von dem Anschlusskasten nach unten an dem Motorgenerator 5 entlang, steht jedoch nicht nach oben oder seitlich über den Anschlusskasten 8 hinaus vor. Dementsprechend kann, selbst wenn der Schalldämpfer 13 und das Gegengewicht 24 nahe an dem Anschlusskasten 8 angeordnet sind, verhindert werden, dass der Schalldämpfer 13 und das Gegengewicht 24 das Stromkabel 9 behindern. Weiterhin ist es, da das Stromkabel 9 dem Schalldämpfer 13 mit dem dazwischen befindlichen Anschlusskasten 8 gegenüberliegt, weniger wahrscheinlich, dass das Stromkabel 9 durch die Wärme des Schalldämpfers 13 beeinflusst wird, so dass verhindert wird, dass das Stromkabel 9 durch die Wärme verschleißt.
Die Innenfläche des Anschlusskastens 8 steht, wie in 11 gezeigt, mit dem Inneren des Gehäuses 51 über das Kabel-Einführloch 811A des Behälters 81 sowie das Kabel-Einführloch 533 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe in Verbindung. Dementsprechend wird das Kabel-Einführloch 533 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe durch die Dichtung 58 verschlossen, so dass verhindert wird, dass der Nebel aus Kühlöl der durch Spritzen im dem Gehäuse 51 entsteht, in den Anschlusskasten 8 gelangt. Dabei wird, da die Flansche 583 und 584 der Dichtung an einem Rand des Kabel-Einführlochs 533 fixiert sind, verhindert, dass die Dichtung 58 in das Kabel-Einführloch 533 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe hineinfällt.
Obwohl das Gehäuse 51 mit der Dichtung abgedichtet ist und so verhindert wird, dass das Kühlöl oder Feuchtigkeit in den Anschlusskasten 8 eindringen, gelangt mitunter ein Teil des Kühlöls oder der Feuchtigkeit in Form von Nebel über das Kabel-Einführloch 533 und 811A in den Anschlusskasten 8. Daher ist das Öl-Rückleitloch 534 zum Rückleiten des Öls und der Feuchtigkeit, die in den Anschlusskasten 8 des Motorgenerators 5 eingedrungen sind, in dem Gehäuse 51 an der Seite der Pumpe vorhanden.
Die Innenfläche der Unterseite 813 ist zu dem Gehäuse 53 an der Seite der Pumpe des Motorgenerators 5 nur um einen vorgegebenen Winkel α relativ zu einer horizontalen Richtung nach unten geneigt. Bei dieser Anordnung fließt das an der Unterseite bzw. dem Boden 813 angesammelte Öl nach dem Eindringen in den Anschlusskasten 8 auf dem Boden 813 in Richtung des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe. Das Kühlöl durchläuft, wie mit einem Pfeil A gezeigt, das Kabel-Einführloch 811A, das auch als das Öl-Rückleitloch des Anschlusskastens 8 dient, sowie das Öl-Rückleitloch 534 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe und wird in das Gehäuse 51 zurückgeleitet. Dementsprechend kann das in den Anschlusskasten 8 gelangte Öl in das Gehäuse 51 zurückgeleitet werden, ohne dass es sich in dem Anschlusskasten 8 sammelt.
Es sollte klar sein, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebene beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist, sonder Abwandlungen und Verbesserungen einschließt, sofern die Abwandlungen und Verbesserungen mit der Erfindung kompatibel sind.
Obwohl in der beispielhaften Ausführungsform der Behälter 81 des Anschlusskastens 8 als Beispiels aus Aluminium besteht und das Abdeckelement 82 als Beispiel aus Stahlmaterial mit einer galvanisierten Oberfläche besteht, ist ein Material für die Verkleidung 8A des Anschlusskastens nicht darauf beschränkt. Kurz gesagt, muss nur die Verkleidung 8A des Anschlusskastens 8 abnehmbar an dem Gehäuse 51 des Motorgenerators 5 vorhanden sein. Beispielsweise können der Behälter 81 und das Abdeckelement 81 aus Kunststoffen bestehen, oder die gesamte Verkleidung 8A einschließlich des Abdeckelementes kann aus Aluminium bestehen.
Wenn die Verkleidung 8A des Anschlusskastens 8 von dem Gehäuse 51 des Motorgenerators 5 abgenommen werde kann, kann die Verkleidung 8A aus dem gleichen Material wie dem Material für das Gehäuse 51 bestehen. Beispielsweise werden die Verkleidung 8A des Anschlusskastens 8 und das Gehäuse 51 des Motorgenerators 5 durch separate Körper gebildet, die mittels Aluminiumgießen hergestellt werden, und die Verkleidung 8A ist abnehmbar an dem Gehäuse 51 vorhanden. Bei dieser Anordnung kann, da das Gehäuse 51 des Motorgenerators 5 aus Aluminium gesteht, die Wärmeableitung des Motorgenerators 5 verbessert werden.
Die Verkleidung 8A des Anschlusskastens 8 besteht vorzugsweise aus einem korrosionsverhütenden Material, dessen Oberfläche mit einer Korrosionsschutzbearbeitung behandelt wird. Beispielsweise können der Behälter 81 und das Abdeckelement 82 aus Titan bestehen.
Bei der beispielhaften Ausführungsform dient das Kabel-Einführloch 811A des Anschlusskastens 8 auch als das Öl-Rückleitloch. Zusätzlich zu dem Kabel-Einführloch 811A kann der Behälter 81 ein weiteres Öl-Rückleitloch aufweisen. Über das weitere Öl-Rückleitloch und das Öl-Rückleitloch 534 des Gehäuses 53 an der Seite der Pumpe kann das in den Anschlusskasten 8 gelangte Öl in das Gehäuse 51 zurückgeleitet werden.
Bei der beispielhaften Ausführungsform sind, wenn der Behälter 81 des Anschlusskastens 8 an der Außenseite des Motorgenerators 5 vorhanden ist, die Buchsen 83A und 83B in der Richtung der Drehwelle des Motorgenerators 5 nebeneinander angeordnet. Jedoch können die Buchsen 83A und 83B in jeder beliebigen Richtung nebeneinander angeordnet sein. Die Buchsen 83A und 83B müssen nur in einer Richtung nebeneinander angeordnet sein, die eine senkrechte Ebene schneidet, die senkrecht zu der Drehwelle des Motorgenerators ist. Beispielsweise können die Buchsen 83A und 83B in einer Richtung nebeneinander angeordnet sein, die die senkrechte Ebene diagonal schneidet.
Bei der beispielhaften Ausführungsform dient die Trageplatte 84 als ein Trageelement, das die Buchse 83B trägt. Die Form des Trageelementes ist jedoch nicht auf die der Trageplatte 84 beschränkt. Das Trageelement muss nur die Buchse 83B tragen und positionieren. Das Trageelement kann durch ein Element gebildet werden, das eine andere Form als die einer Platte hat.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Dichtung 58 in das Kabel-Einführloch 533 des Motorgenerators 5 eingesetzt. Die Dichtung 58 kann jedoch beispielsweise in das Kabel-Einführloch 811A des Anschlusskastens 8 eingesetzt werden oder kann sowohl in das Kabel-Einführloch 533 als auch in das Kabel-Einführloch 811A eingesetzt werden. Die Dichtung 58 ist nicht unabdingbar. Dementsprechend ist es möglich, dass keine Dichtung 58 vorhanden ist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der Schalldämpfer 12 an dem Motorgenerator 5 befestigt. Jedoch ist die Position des Schalldämpfers 12 nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der Schalldämpfer 12 an dem Drehkörper 22 vorhanden sein.
Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Drehwelle des Verbrennungsmotors 4 und die Drehwelle des Motorgenerators 5 über Keilprofil verbunden. Jedoch ist ein Verfahren zum Verbinden der Ausgangswellen miteinander nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 4 über PTO (Power Take Off) mit dem Motorgenerator verbunden sein.
Bei der beispielhaften Ausführungsform wird ein sog. SR-Motor für den Motorgenerator 5 eingesetzt. Der Motorgenerator ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Erfindung bei einem anderem Motorgenerator als einem sog. PM-Motor (Permanent Magnet motor) und dergleichen eingesetzt werden.
Obwohl in der beispielhaften Ausführungsform der Einsatz der Erfindung bei dem Hybrid-Hydraulikbagger 1 beschrieben wird, kann die Erfindung bei Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise einem Radlager, einem Bulldozer, einem Kipper und dergleichen eingesetzt werden.
Industrielle Einsetzbarkeit
Die Erfindung kann bei einer anderen Arbeitsmaschine als einem Hybrid-Hydraulikbagger, wie beispielsweise einer Erdbewegungsmaschine, einer landwirtschaftlichen Maschine, einem Transportfahrzeug und einem Lieferfahrzeug, eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Hybrid-Hydraulikbagger (Arbeitsmaschine)
3: Arbeitsausrüstung
4: Verbrennungsmotor
5: Motorgenerator
6: Hydraulikpumpe
8: Anschlusskasten
8A: Verkleidung
9: Stromkabel (Kabel zum Zuführen elektrischer Energie)
51: Gehäuse
58: Dichtung (Schließelement)
81: Behälter
82: Abdeckelement
83A, 83B: Buchse (Verbinder)
533: Kabel-Einführloch
534: Öl-Rückleitloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-272254 A [0004]

Claims

Motorgenerator, der mit einer Ausgangswelle eines in einer Arbeitsmaschine installierten Verbrennungsmotors verbunden ist, wobei der Motorgenerator umfasst: einen Anschlusskasten zum Verbinden eines externen Stromzuführkabels mit dem Motorgenerator, wobei der Anschlusskasten eine Verkleidung mit einem Innenraum umfasst, der in Verbindung mit einem Inneren eines Gehäuses des Motorgenerators steht, und die Verkleidung des Anschlusskastens abnehmbar an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden ist.
Motorgenerator nach Anspruch 1, wobei die Verkleidung des Anschlusskastens aus einem Material besteht, dessen Gewicht geringer ist als das eines Materials für das Gehäuse des Motorgenerators.
Motorgenerator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verkleidung des Anschlusskastens aus einem korrosionsverhütenden Material besteht, oder eine Oberfläche der Verkleidung mit einer Korrosionsschutzbearbeitung behandelt ist.
Motorgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verkleidung des Anschlusskastens aus Aluminium besteht.
Motorgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verkleidung des Anschlusskastens umfasst: einen Behälter, der abnehmbar an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden ist; sowie ein Abdeckelement zum Verschließen eines Innenraums des Behälters mit einem Dichtungselement, das zwischen dem Abdeckelement und dem Behälter angeordnet ist, wobei der Behälter aus Aluminium besteht und das Abdeckelement aus Stahl mit einer galvanisierten Oberfläche besteht.
Motorgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Innenseite des Motorgenerators mit einem Kühlmedium gekühlt wird, und der Anschlusskasten an dem Motorgenerator an einer Position angebracht ist, die höher liegt als die Drehwelle des Motorgenerators
Motorgenerator nach Anspruch 6, wobei der Anschlusskasten an dem Motorgenerator an einer Position angebracht ist, die tiefer liegt als eine Oberfläche des Motorgenerators.
Motorgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der des Weiteren umfasst: ein Kabel-Einführloch, das das Innere des Motorgenerators mit einem Inneren des Anschlusskastens verbindet; sowie ein Schließelement, das das Kabel-Einführloch bis auf das Kabel schließt.
Motorgenerator nach Anspruch 8, der des Weiteren umfasst: zusätzlich zu dem Kabel-Einführloch ein Verbindungsloch, das das Innere des Motorgenerators mit dem Inneren des Anschlusskastens verbindet.
Motorgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: der Anschlusskasten einen Verbinder zum Verbinden des externen Stromzuführkabels mit dem Motorgenerator aufnimmt; und wenn der Anschlusskasten an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden ist, der Verbinder nach unten gewandt angeordnet ist und das Stromzuführkabel mit dem Verbinder von unterhalb des Verbinders verbunden werden kann.
Motorgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei: der Anschlusskasten eine Vielzahl von Verbindern zum Verbinden des externen Stromzuführkabels mit dem Motorgenerator aufnimmt; und wenn der Anschlusskasten an dem Gehäuse des Motorgenerators vorhanden ist, die Vielzahl von Verbindern in einer Richtung der Drehwelle des Motorgenerators nebeneinander angeordnet sind.
Arbeitsmaschine, die umfasst: Arbeitsausrüstung; eine Hydraulikpumpe, die die Arbeitsausrüstung antreibt; und den Motorgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Hydraulikpumpe an dem Motorgenerator vorhanden ist.